主季种植密度和施氮量对高粱再生产量的影响

周 瑜 李泽碧 张亚勤 吴 毓 黄 娟

(重庆市农业科学院 特色作物研究所， 重庆 402160)

高粱(Sorghumbicolor(L.) Moench)抗逆性强、适应性广，粮、饲、酿、加工兼用，是世界第五大作物[1]，2017年我国高粱种植面积约62万hm2，总产280万t，分别居世界第14和7位(FAO统计数据)。西南地区是优质酿酒高粱(糯)优势产区，无霜期长，光热资源丰富，可利用高粱的再生性进行第二季生产[2]。再生高粱生育期短、省工、省种，大力发展可有效增加单位面积产量和经济收入，研究种植密度和氮肥施用量对高粱再生生长和产量的影响，对推广高粱再生生产、保证高粱高产稳产具有重要意义。

再生是指在生长季种植1次收获2次甚至更多次的一种种植制度[3]，高粱收获后，留桩上的休眠芽可萌发生长成穗，再次收获籽粒或全株。种植密度对于作物群体结构建成、干物质累积分配和产量构成因素之间的协调发展有显著调控效应[4-5]。群体结构合理，有效穗、实粒数、结实率和千粒重适中，再生稻产量高[6]。超级稻主季与再生季的产量均与抛植密度成正相关，高密度下的超级稻后期的生活力较强，再生能力较强，有利于再生稻高产[7]。增加密度可提高再生高粱叶绿素含量、叶面积指数和群体干物质重[8]。

高粱能否成功蓄留再生很大程度上取决于留茬上再生芽的萌发和生长，而氮肥显著影响再生芽的生长，进而影响再生产量[9]。氮肥对再生稻休眠芽的萌发有促进作用[10]，施氮延缓了主季稻生长后期绿叶衰老速度，提高叶片净光合速率，相对提高母茎茎鞘干物重而增强再生力[11]。Hamdy等[12]的研究显示，在70、140和210 kg/hm23个纯氮施用量中，再生季饲草高粱鲜重、干重和籽粒产量均以施氮量最大时最高。再生稻齐穗至成熟期的干物质净积累量、再生稻的库容量及稻谷产量均与促芽促苗的氮肥施用量呈抛物线型相关[13]。

已有研究针对种植密度和氮肥用量对高粱群体籽粒灌浆特性、产量和生理特性等方面的影响进行过探讨，然而两者对高粱再生产量的影响鲜见报道。本试验设置3个种植密度和3个主季氮肥施用量，测定再生力、再生高粱农艺性状、干物质积累与转运特性、产量及其构成因素，旨在探讨主季种植密度和氮肥用量及其互作效应对再生高粱产量影响的作用机理，以期为高粱高产高效栽培提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地和供试材料

试验于2017—2018年在重庆市农业科学院渝西作物试验站(105.71° E、29.75° N，海拔298 m)实施。年均气温17.7 ℃，年均降雨量1 015.0 mm，年均日照1 218.7 h，年平均无霜期317 d。试验地土壤类型为紫色土，耕层土壤pH 5.6，有机质含量22.3 g/kg，全氮1.31 g/kg，速效氮119.0 mg/kg，速效磷25.0 mg/kg，速效钾74.7 mg/kg。

供试材料为西南地区广泛种植的杂交糯高粱品种‘晋渝糯3号’，由重庆市农业科学院特色作物研究所提供。

1.2 试验设计

采用二因素裂区设计，种植密度(D)为主区，设置8.25万(LD)、10.5万(MD)和12.75万株/hm2(HD)3个处理，主季氮肥水平(N)为裂区，以尿素(纯N≥46%)作氮肥，纯氮用量分别为120(LN)、150(MN)和225 kg/hm2(HN)，按基肥：拔节肥=3∶7(质量比)的比例分2次施入，3次重复，共计27个小区。行长5 m，行距0.5 m，小区面积30 m2(5 m×6 m)，穴播，播后苗前进行化学除草，3～4叶期间苗，5～6叶期定苗，每穴留苗2株。田间管理按大田常规管理措施统一进行。

2017年3月29日播种，7月26日收获砍秆，高粱再生季11月18日收获。2018年4月4日播种，8月1日收获砍秆，高粱再生季12月6日收获。砍秆留桩高度约距地面3～4 cm。当再生苗长到2～3叶时，每穴保留健壮苗2～3个。

1.3 测定项目和方法

1.3.1再生力

电视台记者要对自己的工作持严谨态度，对自己的工作负责，实事求是，确保电视节目的真实性和准确性。具体而言，首先电视台编辑记者要认真核实信息的真实性和可靠性，防止节目播出虚假信息误导群众；其次电视台记者要对相关的材料进行价值判断，用专业的眼光去选取符合大众要求的信息；最后，电视台记者要确保节目播出内容的时效性，加快节目信息更新速度，并努力提高节目的信息含量，以最少的时间有效传递更多信息。这样，可以大大提高电视台的节目质量和综合竞争力。

主季高粱砍秆后第10天，采用5点取样法，调查每穴再生芽数，每穴随机选择5个再生芽测量芽长，不足5个的调查全部芽长。

1.3.2农艺性状

再生季成熟期每小区选取有代表性的植株3株，测定株高和茎粗。

1.3.3干物质积累及转运

采用烘干法测定。高粱再生季开花期和成熟期，每小区选取有代表性的植株3株，按叶片、茎秆+叶鞘(茎鞘)和穗分解，置于烘箱105 ℃杀青30 min，80 ℃烘至恒重，分别称取各部分质量，成熟期穗部烘干后脱粒，称取籽粒干重。

单株叶片(茎鞘)花前干物质转运量=
开花期叶片(茎鞘)干重-成熟期叶片(茎鞘)干重
单株叶片(茎鞘)花前干物质转运率=
单株叶片(茎鞘)花前干物质转运量/
开花期叶片(茎鞘)干重×100%
单株花后干物质积累量=成熟期籽粒干重-
(叶片+茎鞘)花前干物质转运量
单株叶片(茎鞘)花前干物质转运量
对籽粒的贡献率=叶片(茎鞘)花前
干物质转运量/成熟期籽粒干重×100%
单株花后干物质积累量对籽粒的贡献率=
单株花后干物质积累量/
成熟期籽粒干重×100%

1.3.4产量及其构成因素

成熟期选取长势均匀的10株，测定穗粒重、千粒重，小区(30 m2)实收测产。

1.4 数据分析

用Microsoft Excel 2010和SPSS 20.0进行统计分析，用Duncan’s进行多重比较(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 对高粱再生力的影响

2.2 对再生高粱农艺性状的影响

种植密度和施氮量对再生高粱的株高有极显著影响(P<0.01)，且二者的交互作用极显著(P<0.01)，见表1。2017年MD处理下株高最高，显著高于LD和HD处理，2018年LD处理下株高最高，显著高于MD和HD处理。2017年MN和HN处理下株高显著高于LN，2018年HN处理株高显著高于LN和MN。茎粗在不同密度下差异极显著(P<0.01)，随密度的增加而降低，而在不同施氮量下无显著差异。株高和茎粗在年际间差异极显著，2018年高于2017年。

2.3 对再生高粱干物质积累和转运的影响

种植密度对高粱再生季开花期(F=55.828，P<0.01)和成熟期干物质积累量(F=57.500，P<0.01)有极显著影响，施氮量对再生高粱开花期(F=176.168，P<0.01)和成熟期干物质积累量(F=295.437，P<0.01)均有极显著影响，但二者的交互作用不显著。由图1可知，开花期和成熟期再生高粱单株干物质积累量均随密度的增大而减小，2017年开花期单株干物质积累量LD分别比MD和HD高7.05%和17.25%，2018年分别高5.30%和11.70%；2017年成熟期单株干物质积累量LD分别比MD和HD高5.11%和14.00%，2018年分别高5.72%和9.98%。开花期和成熟期再生高粱单株干物质积累量均随施氮量的增加而增大，2017年开花期单株干物质积累量HN分别比LN和MN高26.67%和14.15%，2018年分别高27.17%和14.04%；2017成熟期单株干物质积累量HN比LN和MN分别高26.53%和13.36%，2018年分别高31.41%和16.73%。

图1 2017(a)和2018年(b)不同种植密度和施氮量下再生高粱干物质积累量Fig.1 Dry matter accumulation of ratoon sorghum under different planting densities and nitrogen rates in 2017 (a) and 2018 (b)

由表2和表3可知，种植密度对叶片和茎鞘花前干物质转运量、转运率和对籽粒的贡献率以及花后干物质积累量对籽粒的贡献率均有极显著影响(P<0.01)。2017年各处理叶片和茎鞘的花前干物质转运量、转运率和对籽粒的贡献率由高到低均表现为LD>MD>HD(表2)；花后干物质积累量在密度间无显著差异，花后干物质积累量对籽粒的贡献率由高到低表现为HD>MD>LD(表3)。2018年叶片花前干物质转运量、转运率和对籽粒的贡献率与2017年表现趋势一致，而茎鞘花前干物质转运量、转运率和对籽粒的贡献率由高到低表现为MD>LD>HD(表2)；花后干物质积累量由高到低表现为LD>HD>MD，其对籽粒的贡献率表现为HD最大，LD和MD无显著差异(表3)。

表1 种植密度和施氮量对高粱再生力和农艺性状的影响Table 1 Effects of planting densities and nitrogen rates on the ratooning ability and agronomic traits

施氮量对叶片花前干物质转运率和对籽粒的贡献率，茎鞘的干物质转运量、转运率和对籽粒的贡献率，花后干物质积累量和对籽粒的贡献率均有极显著影响(P<0.01)。2017年叶片花前干物质转运量由高到低表现为HN>MN>LN，叶片花前干物质转运率和花前干物质转运量对籽粒的贡献率由高到低表现为LN>MN>HN；茎鞘花前干物质转运量由高到低表现为MN>LN>HN，茎鞘花前干物质转运率和花前干物质转运量对籽粒的贡献率随施氮量的增大而减小(表2)。花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率均随施氮量的增加而增大(表3)。2018年叶片花前干物质转运量由高到低表现为MN>LN>HN，其他指标随施氮量的变化趋势均与2017年一致。

表2 种植密度和施氮量对再生高粱花前干物质转运的影响Table 2 Effects of planting densities and nitrogen rates on the dry matter transportation before anthesis of ratoon sorghum

表3 种植密度和施氮量对再生高粱花后干物质积累的影响Table 3 Effects of planting densities and nitrogen rates on the dry matter accumulation after anthesis of ratoon sorghum

种植密度和施氮量的交互作用对叶片花前干物质转运量和对籽粒的贡献率有显著影响(表2)。

2.4 对再生高粱产量及其构成因素的影响

由表4可知，种植密度和施氮量对再生高粱产量及其构成因素均有显著(P<0.05)或极显著影响(P<0.01)，但二者交互作用不显著。产量及其构成因素在年际间差异极显著(P<0.01)，2018年再生高粱单穗重、千粒重和产量均高于2017年，但2年的变化趋势相似。单穗重随种植密度的增加而减少，LD分别比MD和HD的2年平均单穗重高 7.74% 和27.34%；单穗重随施氮量的增加而增加，HN分别比LN和MN的2年平均单穗重高 26.34% 和14.27%。千粒重在主季种植密度之间没有显著差异，但随施氮量的增加而增加，HN分别比LN和MN的2年平均千粒重高9.53%和6.53%。产量随密度和施氮量的增加而增加，HD分别比LD和MD的2年平均产量高17.82%和1.49%，HN分别比LN和MN的2年平均产量高24.23%和14.72%。增施氮肥对高粱再生产量的提升效应大于增密效应。

表4 种植密度和施氮量对高粱再生季产量及其构成因素的影响Table 4 Effects of planting densities and nitrogen rates on the yield and yield components of ratoon sorghum

3 讨 论

3.1 种植密度和施氮量对高粱再生力的影响

再生芽的萌发主要取决于母茎自身的营养状况[14]，适当的密度和施氮量可延长群体维持较高叶面积指数的时间、提高净光合速率、延缓中后期叶片衰老进程[15]。主季茎秆贮藏淀粉能够供给再生芽萌发与初期生长所需要的营养[16]，收获时母体各部位可溶性糖总量与水稻再生芽数呈显著正相关[17]。高粱茎秆淀粉含量受种植密度的影响显著，密度越大，开花期总糖含量越高[18]，由此可推测密度越大再生芽数越多，而本研究中，密度越大，高粱再生芽数越少，因而密度对母茎生长状况的影响以及调控再生力的作用机理有待进一步研究。

适当提高主季茎鞘干物重可增强水稻再生力[19]，甜高粱茎秆的干物重随着施氮量增加而迅速增加，占植株总干物质重比例也逐渐增加[20]。氮素有利于提升高粱光合特性及抗氧化酶系统能力[21]，提高施氮量可显著提高甜高粱成熟期茎秆总糖含量[22]。本研究结果显示，高粱再生芽数和芽长随主季施氮量的增加而增加，可能由于氮素提高了主季植株生育后期的活力，延缓衰老，增加了主季茎秆贮藏物质的含量，从而提高了高粱再生力。

3.2 种植密度和施氮量对再生高粱干物质积累和转运的影响

种植密度可影响茎、叶、穗的干物质积累与分配，进而影响产量[23]。饲用甜高粱再生季单株总干重对密度的响应因品种而异，‘晋农大甜饲杂1号’在低密度下单株总干重较高，而‘晋农大甜高粱1号’则相反[24]。本研究中，增加密度降低单株干物质重、叶片花前干物质转运量、转运率和对籽粒的贡献率，提高花后干物质积累量对籽粒的贡献率。与主季相比，再生季高粱生育期缩短，株高降低，叶片数和叶面积减少，群体结构改变，从而影响群体的光合性能及干物质的积累与分配，进而影响高粱产量及产量构成。

增施氮肥可延缓叶片衰老，提高光合速率，促进光合产物生成，进而提高干物质积累量，在一定范围内，干物质累积量和花后干物质累积量随施氮量增加而显著提高[25]。再生栽培生育期长，作物经历2个完整的生命周期，氮肥对作物生长状况的调控和对产量的影响更为复杂。主季总施氮量固定的情况下，增加主季中后期氮肥施用比例，可以提高再生季叶片硝酸还原酶活性、叶绿素含量、净光合速率及根系活力，增加干物质产量[26-27]。本研究中，再生高粱干物质积累量随施氮量的增加而增大，增施氮肥降低了花前营养器官干物质转运率和转运量对籽粒的贡献率，但增加了花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率。

3.3 种植密度和施氮量对再生高粱产量的影响

种植密度对高粱产量及产量构成因素影响较大，在一定范围内，高粱产量随着种植密度增加而增加[28-29]。王劲松等[30]研究发现，在4.5万～7.5万株/hm2密度范围内，籽粒产量和穗粒数随着密度增加而显著增加，但千粒重差异不显著。本研究中，高粱再生产量随密度增加而增加，穗粒重随密度增加而减少，千粒重差异不显著。随着密度增加，单位面积穗数显著增加，穗粒数显著减少，而对千粒重没有显著的影响，表明高密度下高粱增产的主要原因是增加了单位面积的穗数[31]。

高粱对养分需求量较大，每100 kg籽粒，需氮2.0 kg、磷1.3 kg、钾3.0 kg[32]，但同时高粱耐贫瘠且节肥，有研究认为，在肥力良好的土壤上，不建议施用氮肥[33]。徐富贤等[34]提出，在主季营养充足的情况下，可以少施或者不施促芽肥，而生产实践中主季氮肥在满足主季需要的情况下往往出现富余[35]。解振兴等[36]结果显示，随主季氮肥增加，再生季穗粒数增加，产量则降低。施氮能够促进高粱的生长，但施氮量过高可能会产生轻微抑制作用[37]。本研究中，再生高粱单穗重、千粒重和产量均随主季氮肥用量的增加而增加，表明主季施氮120～225 kg/hm2可在满足主季需要的情况下出现氮肥富余，对高粱再生生长起到了促进作用。

4 结 论

主季种植密度和施氮量对高粱再生力和再生产量均有显著影响。增大密度降低高粱的再生力和单株干物质积累量，但能提高再生产量。增施氮肥提高高粱的再生力、单株干物质积累量和再生产量。本试验范围内，以种植密度12.75万株/hm2和施氮量225 kg/hm2可获得高梁较高的再生产量。